DE2844886A1 - Tubular nib pen with internal cleaning wire - has ink pressure capillary compensator with variable cross section ink chamber - Google Patents
Tubular nib pen with internal cleaning wire - has ink pressure capillary compensator with variable cross section ink chamberInfo
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Abstract
Description
Beschreibung description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Röhrchenschreiber mit einem in seinem vorderen Ende das Schreibröhrchen tragenden Zylinderkörper, der eine das Fallgewicht mit sich in das Schreibröhrchen erstreckendem Reinigungsdraht aufnehmende Innenbohrung aufweist, die mit einer wendel- oder labyrinthförmigen Tuscheausgleichskammer verbunden ist, die sich von ihrer im vorderen Bereich liegenden Verbindung mit der Innenbohrung nach hinten und von dort nach vorn zur Verbindung mit der Umgebungsluft erstreckt.The invention relates to a tube pen with an in its front end the cylinder body carrying the writing tube, the one the Picking up falling weight with cleaning wire extending into the writing tube Has inner bore with a helical or labyrinth-shaped ink compensation chamber is connected, which is located in the front area of its connection with the Inner bore to the rear and from there to the front for connection with the ambient air extends.
Bei einem bekannten Röhrchenschreiber dieser Art (DE-AS 17 86 443) besteht die Tuscheausgleichskammer aus zwei parallelen, wendelförmigen Vertiefungen, von denen die eine am vorderen Ende mit der Belüftungsbohrung des Röhrchenschreibers und die andere am vorderen Ende mit der Umgebungsluft verbunden ist, während die hinteren Enden der beiden Vertiefungen durch einen Kanal miteinander verbunden sind. Diese Tuscheausgleichskammer hat über ihren gesamten Verlauf eine im wesentlichen konstante Querschnittsabmessung. Sie bildet zwar infolge ihrer großen Länge eine Tuscheausgleichskammer großen Volumens, bewirkt jedoch Schwankungen in dem am vorderen Ende des Schreibröhrchens auftretenden Schreibflüssigkeitsdruck in Abhängigkeit vom Tuschestand in der Tuscheausgleichskammer.In a known tube pen of this type (DE-AS 17 86 443) the ink compensation chamber consists of two parallel, helical depressions, one of which is at the front end with the ventilation hole of the tube pen and the other at the front end is connected to the ambient air, while the rear ends of the two wells are connected to one another by a channel. This ink compensation chamber has essentially one over its entire course constant cross-sectional dimension. It forms one because of its great length Ink compensation chamber of large volume, but causes fluctuations in the one at the front Depending on the writing fluid pressure occurring at the end of the writing tube from the ink stand in the ink compensation chamber.
Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, einen Röhrchenschreiber mit einer Tuscheausgleichskammer zu schaffen, bei dem Änderungen des Gravitationsdruckes der Tusche durch Änderungen des Kapillardruckes kompensiert werden.In contrast, it is the object of the invention to provide a tube writer to create with an ink equalization chamber in which changes in the gravitational pressure the ink can be compensated for by changes in the capillary pressure.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Röhrchenschreiber der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß sich die Querschnittsabmessung der Tuscheausgleichskammer in Abhängigkeit vom Abstand von der Verbindung mit der Innenbohrung ändert.To solve this problem, a tube writer is the initially mentioned type according to the invention designed such that the cross-sectional dimension the ink compensation chamber depending on the distance from the connection with the Inner bore changes.
Es ist zwar auch bereits bekannt (DE-PS 738 888), bei einer wendelförmigen Tuscheausgleichskammer, deren hinteres Ende mit einer Belüftungsöffnung verbunden ist, während ihr vorderes Ende mit der Umgebungsluft in Verbindung steht, die Querschnittsabmessung vom hinteren zum vorderen Ende allmählich zu vergrößern. Eine derartige Tuscheausgleichskammer ist-jedoch verhältnismäßig kurz und ergibt eine große statische Höhe der Tuschesäule zwischen Schreibröhrchen und Belüftungsöffnung.It is already known (DE-PS 738 888), with a helical one Ink compensation chamber, the rear end of which is connected to a ventilation opening is, while its front end is in communication with the ambient air, the cross-sectional dimension to gradually enlarge from the rear to the front end. Such an ink compensation chamber However, it is relatively short and results in a large static height of the ink column between the writing tube and the ventilation opening.
Sie ist daher für viele Anwendungsfälle ungeeignet.It is therefore unsuitable for many applications.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to figures.
Figur 1 zeigt im Schnitt einen bekannten Röhrchenschreiber mit Tuschetank, Röhrchenschreiberspitze, Fallgewicht und Reinigungsdraht sowie mit einer den Tuschevorratsraum mit der Umgebungsluft verbindenden Bohrung.Figure 1 shows in section a known tube pen with an ink tank, Tubular pen tip, drop weight and cleaning wire as well as the ink storage room with one with the surrounding air connecting hole.
Figur 2 zeigt teilweise als Ansicht und teilweise im Schnitt eine Tuscheausgleichskammer gemäß der Erfindung in Form von zwei miteinander verbundenen Wendeln.FIG. 2 shows partly as a view and partly in section Ink compensation chamber according to the invention in the form of two interconnected Coils.
Figur 3 zeigt schematisch den Verlauf einer einzigen, abgewandelten Wendel.Figure 3 shows schematically the course of a single, modified Helix.
Figur 4 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Doppelwendel gemäß Figur 2.Figure 4 shows schematically the double helix according to the invention according to Figure 2.
Figur 5 zeigt im Schnitt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Tuscheausgleichskammer in der Außenfläche einer auf dem Schreiberkörper angeordneten, austauschbaren Innenpatrone angeordnet ist.Figure 5 shows in section another embodiment of the invention, with the ink compensation chamber in the outer surface of one on the pen body arranged, replaceable inner cartridge is arranged.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit in der Außenfläche einer austauschbaren Patrone vorgesehenen Tuscheausgleichskammer.Figure 6 shows a further embodiment with in the outer surface an exchangeable cartridge provided ink compensation chamber.
Röhrchenschreiber mit einem Schreibröhrchen und einem sich in dieses erstreckenden, in einem Fallgewicht gehalterten Reinigungsdraht sind bekannt. Ein derartiger Röhrchenschreiber ist beispielsweise in Figur 1 gezeigt. Er hat einen Tuschetank 10, einen Zylinderkörper 12 mit einem Vorderende 14, in dem das Schreibröhrchen 20 gehaltert ist, sowie ein Fallgewicht 16, in dem der Reinigungsdraht 18 befestigt ist, der sich in das Schreibröhrchen 20 erstreckt. Axiale Bewegungen des Fallgewichtes 16 werden üblicherweise durch einen Haltestopfen oder eine Halteschulter begrenzt, so daß selbst in der extremen vorderen Lage der Reinigungsdraht 18 nicht aus der axialen Bohrung des Schreibröhrchens 20 herausgelangt. Da die Tuschezufuhr bei derartigen Röhrchenschreibern durch Schwerkraft erfolgt und sie bei Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck eingesetzt werden, ist eine Tuscheausgleichskammer vorgesehen, die über eine Belüftungsbohrung 22 mit dem Innenraum des Röhrchenschreibers in Verbindung steht.Tube writer with a writing tube and one in it extending cleaning wire held in a drop weight are known. A such a tube pen is shown in FIG. 1, for example. He has one Ink tank 10, a cylinder body 12 with a front end 14 in which the writing tube 20 is held, as well as a drop weight 16 in which the cleaning wire 18 is attached is located in the writing tube 20 extends. Axial movements of the falling weight 16 are usually by a holding plug or a holding shoulder limited, so that even in the extreme front position of the cleaning wire 18 is not came out of the axial bore of the writing tube 20. As the ink dispenser in such tube pens is done by gravity and they are at ambient temperature and ambient pressure are used, an ink equalization chamber is provided, which is connected to the interior of the tube pen via a ventilation hole 22 stands.
Obwohl die Tuscheausgleichskammern üblicherweise in die Oberfläche des Zylinderkörpers 14 eingeformt sind, können sie auch im Inneren der Schreiberspitze vorgesehen sein. Es ist jedoch bekannt, daß die Tuscheausgleichskammern unabhängig von ihrer Lage und Form zwei Grundfunktionen erfüllen, ohne die der Röhrchenschreiber nicht betriebsfähig wäre. So bildet die Tuscheausgleichskammer einen Durchlaß für den Eintritt von Luft in den Innenraum des Röhrchenschreibers, die die Tusche ersetzt, die beim Schreiben oder Zeichnen durch das Schreibröhrchen 20 hindurch ausgetreten ist, um eine Zerstörung des hydrodynamischen Gleichgewichtes infolge Erzeugung eines niedrigen absoluten Druckes im Inneren des Röhrchenschreibers zu vermeiden, der den Austritt von Tusche aus dem Schreibröhrchen 20 verhindern würde. Ferner dient die Tuscheausgleichskammer als Druck-und Temperaturausgleichskammer. Wenn sich der Umgebungsdruck und/oder die Umgebungstemperatur ändern, dehnt sich die Luft im Inneren des Röhrchenschreibers aus und zieht sich zusammen, und entsprechend wird Tusche aus dem Schreibröhrchen herausgepreßt oder Luft durch das Schreibröhrchen angesaugt. Dieser unerwünschte Effekt wird durch den Einsatz der Tuscheausgleichskammer vermieden, die durch ihre entsprechend größeren Abmessungen einen Weg geringen Widerstandes für die Bewegung der Tusche bildet.Although the ink compensation chambers are usually in the surface of the cylinder body 14, they can also be inside the pen tip be provided. However, it is known that the ink compensation chambers are independent fulfill two basic functions in terms of their position and shape, without those of the tube writer would not be operational. So the ink compensation chamber forms a passage for the entry of air into the interior of the tube pen, which replaces the ink, which emerged through the writing tube 20 when writing or drawing is to a destruction of the hydrodynamic equilibrium as a result of the creation of a low absolute pressure inside the tube pen to avoid the would prevent the escape of ink from the writing tube 20. Also serves the ink equalization chamber as a pressure and temperature equalization chamber. If the Ambient pressure and / or change the ambient temperature, expands the air inside the tube pen expands and contracts, and accordingly Indian ink is squeezed out of the writing tube or air through the writing tube sucked in. This undesirable effect is caused by the use of the ink compensation chamber avoided the path of low resistance due to their correspondingly larger dimensions forms for the movement of the ink.
Da übliche Temperatur- und Druckänderungen ein erhebliches Volumen für die Tuscheausgleichskammer erfordern, wird diese im allgemeinen als sehr langer, sich entweder wendel- oder labyrinthförmig um die Achse des Röhrchenschreibers erstreckender Belüftungskanal ausgebildet. In diesem Kanal befindet sich bei Abschrauben der Abdeckkappe des Röhrchenschreibers an irgendeiner Stelle das vordere Ende der in ihn eingetretenen Tusche.Since usual temperature and pressure changes a significant volume for the ink compensation chamber, this is generally considered to be a very long, extending either helically or labyrinthine around the axis of the tube pen Ventilation channel formed. The cover cap is located in this channel when unscrewing of the tube pen at any point the front end of the entered it Ink.
Es ist auch bereits bekannt, daß der in einem bestimmten Röhrchenschreiber erzielte Tuschefluß nicht gleichförmig ist, sondern schwankt, was vom Zeichner zumindest als störend empfunden wird. Unter Berücksichtigung der im Inneren des Röhrchenschreibers wirkenden Kapillar- und Gravitationskräfte wird daher ein veränderter Aufbau der Tuscheausgleichskammer geschaffen.It is also already known that in a certain tube writer The ink flow achieved is not uniform, but fluctuates, at least as suggested by the draftsman is perceived as annoying. Taking into account the inside of the tube pen acting capillary and gravitational forces is therefore a modified structure of the Ink compensation chamber created.
Die La Placesche Gleichung zeigt, daß an einer gekrümmten Grenzschicht von Flüssigkeit und Dampf ein Druck vorhanden ist, der direkt proportional der Oberflächenspannung der Flüssigkeit und umgekehrt proportional dem mittleren Radius der Krümmung der Grenzschicht ist. Da die Krümmung an der Grenzschicht einer Flüssigkeit in einem Kapillarkanal bekannterweise von den Abmessungen des Kanals und dem Berührungswinkel der Flüssigkeit an den Kapillarwandflächen abhängt, können die Kapillardrücke für Tuschen in Tuscheausgleichskammern berechnet werden. Da es ferner bekannt ist, daß Flüssigkeiten Druck übertragen, ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Form der Tuscheausgleichskammer einen direkten Einfluß auf den Druck der Tusche am Schreibröhrchen hat. Es ist auch bekannt, daß der Druck in einer Flüssigkeit direkt proportional dem statischen Druck der Flüssigkeit ist und daß bei einer Tuscheausgleichskammer mit gleichförmigem Querschnitt die Wirkung der Tuschemenge in der Tuscheausgleichskammer auf den Druck der Tusche proportional der Gesamthöhe der gekrümmten Grenzschicht von Flüssigkeit und Dampf ist.The La Place equation shows that at a curved boundary layer of liquid and vapor there is a pressure that is directly proportional to the surface tension of the liquid and inversely proportional to the mean radius of curvature of the Boundary layer is. Because the curvature at the boundary layer of a liquid in a Capillary channel is known from the dimensions of the channel and the angle of contact the liquid depends on the capillary wall surfaces, the capillary pressures for Inks are calculated in ink compensation chambers. Since it is also known that Liquids transferring pressure can be easily seen that the shape of the Ink compensation chamber has a direct influence on the pressure of the ink on the writing tube Has. It is also known that the pressure in a liquid is directly proportional the static pressure of the liquid and that with an ink equalization chamber with a uniform cross-section, the effect of the amount of ink in the ink compensation chamber on the pressure of the ink proportional to the total height of the curved boundary layer of liquid and vapor.
Die laminare Strömung von Flüssigkeiten in engen zylindrischen Röhren, etwa Schreibröhrchen eines Röhrchenschreibers, ist durch die Poiseuillesche Gleichung gegeben, die besagt, daß die Strömung proportional zu den Druckdifferenzen sowie abhängig von der Geometrie des Röhrchens ist. Daraus ergibt sich, daß Unterschiede im Tuschefluß in einem Röhrchenschreiber direkt auf die Änderungen in der Höhe des Tuschemeniskus in der Tuscheausgleichskammer zurückzuführen sind.The laminar flow of liquids in narrow cylindrical tubes, about the writing tube of a tube pen, is by the Poiseuille equation given, which states that the flow is proportional to the pressure differentials as well depends on the geometry of the tube. It follows that differences in the flow of ink in a tube pen directly on the changes in the amount of the ink meniscus in the ink compensation chamber.
Eine weitere Schwierigkeit in Zusammenhang mit einer Tuscheausgleichskammer besteht in ihrer typischen Lage. Es ist bekannt, daß Röhrchenschreiber zum technischen Zeichnen mit Tuschen arbeiten, die Rußdispersionen in einem wäßrigen Medium sind. Derartige Tuschen trocknen nach wiederholtem Abschrauben der Abdeckkappe und nach längeren Aufbewahrungszeiten im Röhrchenschreiber ein, so daß der Benutzer erhebliche Probleme mit dem Reinigungen eines derartigen Röhrchenschreibers hat.Another difficulty in connection with an ink compensation chamber consists in its typical location. It is known that tube writers to the technical Draw with Indian inks that are dispersions of carbon black in an aqueous medium. Such inks dry after repeated unscrewing of the cover cap and after longer storage times in the tube pen, so that the user considerable Has problems cleaning such a tube pen.
Um eine gute Funktionsweise des Röhrchenschreibers sicherzustellen, sollte auch die Tuscheausgleichskammer gereinigt werden. Es ist jedoch ohne weiteres klar, daß chemische Rückstände aus der Reinigungsflüssigkeit, die an den Wänden der Tuscheausgleichskammer zurückbleiben, den Berührungswinkel der Tusche und damit den Kapillardruck im Schreibröhrchen des Röhrchenschreibers beeinträchtigen. Zur Reinigung von üblichen Röhrchenschreibern müssen mit Tusche bedeckte Teile in einem aufwendigen und lästigen Arbeitsschritt auseinandergenommen werden.To ensure that the tube pen works properly, the ink compensation chamber should also be cleaned. However, it is straightforward clear that chemical residue from the cleaning fluid stuck on the walls the ink compensation chamber, the contact angle of the ink and thus impair the capillary pressure in the writing tube of the tube recorder. To the Cleaning of conventional tube pens have parts covered with ink all in one laborious and annoying work step are taken apart.
Um diese Schwierigkeiten in Zusammenhang mit den Kapillardrücken in Tuscheausgleichskammern zu überwinden, ist eine Tuscheausgleichskammer erforderlich, deren Querschnittsabmessungen sich in einer oder mehreren Richtungen in Abhängigkeit vom Abstand dieses Querschnittes von der Belüftungsöffnung ändert. Auf diese Weise werden Erhöhungen der Schwerkraftdrücke durch Erhöhungen der Kapillardrücke bei Tuscheausgleichskanälen, die von einer Belüftungsöffnung zum Tuschevorratsraum aufwärts führen, ausgeglichen. Bei Tuscheausgleichskanälen, die nach unten verlaufen, d.h. von einer Belüftungsöffnung zur Schreibspitze wird die Abnahme des Schwerkraftdruckes durch die Abnahme des Kapillardruckes bei Bewegung von Tusche in den Tuscheausgleichskanal ausgeglichen.To address these difficulties related to capillary pressures in To overcome ink compensation chambers, an ink compensation chamber is required, whose cross-sectional dimensions vary in one or more directions from the The distance between this cross section and the ventilation opening changes. Be that way Increases in gravity pressures due to increases in capillary pressures in ink compensation channels, which lead upwards from a ventilation opening to the ink storage room, balanced. For ink equalization channels that run downwards, i.e. from a ventilation opening the decrease in gravity pressure due to the decrease in the Capillary pressure compensated for when the ink moves into the ink compensation channel.
Eine Form, mit der die vorstehenden Bedingungen erfüllt werden, ist in Figur 2 dargestellte. Der dort gezeigte Röhrchenschreiber hat einen nach Art eines Linksgewindes verlaufenden, doppelwendelförmigen Kanal 24 mit sich ändernder Steigung, der bei 25 mit der Umgebungsluft und über die Belüftungsbohrung 26 mit dem Tuschevorratsraum verbunden ist, wobei die beiden Wendel an ihrem oberen Ende 28 miteinander verbunden sind. Wie in Figur 2 zu erkennen ist, nimmt die vertikale Abmessung des rechteckförmigen Querschnittes des Kanals 24 vom Schreibröhrchen weg gleichmäßig ab. Entsprechend nimmt diese vertikale Abmessung wieder zu, wenn der Kanal 24 nach der Umkehr am Ende 28 wieder in Richtung auf das Schreibröhrchen 20 verläuft. Die Querabmessung des Querschnitts des Kanals 24 kann ebenfalls veränderlich ausgebildet sein, und sowohl die vertikale Abmessung als auch die Querabmessung können sich gleichzeitig ändern. Einzelne wendelförmige oder labyrinthförmige Tuscheausgleichskammern können auch so geformt sein, daß Druckänderungen infolge Änderung des Gravitationsdruckes ausgeglichen werden durch Kapillardrücke, wie dies in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist. Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, daß die Kapillarkräfte durch Änderung der Querschnittsabmessungen der Tuscheausgleichskammer in Abhängigkeit vom Abstand dieses Querschnittes von der Belüftungsbohrung geregelt werden.One form with which the above conditions are met is shown in Figure 2. The tube writer shown there has a according to Art a left-hand thread, double helical channel 24 with changing Incline, which at 25 with the ambient air and via the ventilation hole 26 with the ink storage room is connected, with the two coils at their upper end 28 are connected to each other. As can be seen in Figure 2, the vertical Dimension of the rectangular cross-section of the channel 24 away from the writing tube evenly. Accordingly, this vertical dimension increases again when the Channel 24 after reversing at end 28 again in the direction of writing tube 20 runs. The transverse dimension of the cross section of the channel 24 can also be varied be formed, and both the vertical dimension and the transverse dimension can change at the same time. Individual spiral or labyrinth-shaped ink compensation chambers can also be shaped so that pressure changes due to changes in gravitational pressure are compensated for by capillary pressures, as shown in FIGS is. The basic principle of the invention is that the capillary forces through Change of the cross-sectional dimensions of the ink compensation chamber depending on can be regulated by the distance of this cross-section from the ventilation hole.
Um die Schwierigkeiten beim Reinigen der Tuscheausgleichskammer zu vermeiden, kann diese einen Teil der Tuschepatrone des Röhrchenschreibers bilden (Figuren 5 und 6). Dadurch, daß die Tuscheausgleichskammer 24' einen Teil einer vorgefüllten Tuschepatrone 30 bzw. eines Tuschetanks (Figur 6) bildet, wird das Reinigen der Tuscheausgleichskammer überflüssig, da beim Entfernen der Tuschepatrone 30 auch die Tuscheausgleichskammer entfernt und durch eine neue Patrone mit sauberer Tuscheausgleichskammer ersetzt wird. Wie bereits erwähnt, kann die abgewandelte Tuscheausgleichskammer 24' doppelwendelförmig oder auch anders ausgebildet sein, wenn sie nur einen Teil der Patrone bildet und entweder auf deren Innen- oder deren Außenfläche angeordnet ist. Dadurch ist dann keine Reinigung der Tuscheausgleichskammer mehr erforderlich. Gemäß Figur 6 wird die Patrone durch Schraubeingriff 42 mit der Schreiberkörperabdeckung 34 in ihrer Lage gehalten, während die verkürzte Patrone 36 gemäß Figur 5 infolge überlappenden Eingriffs mit der Kammerabdeckung 38 und deren rohrförmiger Verlängerung 40 in ihrer Stellung festgelegt wird. In beiden Fällen steht die Tuscheausgleichskammer 24' über eine Belüftungsöffnung 32 mit der Umgebungsluft in Verbindung.To avoid the difficulties of cleaning the ink compensation chamber avoid, this can form part of the ink cartridge of the tube pen (Figures 5 and 6). The fact that the ink equalization chamber 24 'is part of a prefilled ink cartridge 30 or an ink tank (Figure 6) forms, the There is no need to clean the ink compensation chamber as it is removed when the ink cartridge is removed 30 also removed the ink compensation chamber and replaced it with a new cartridge with a cleaner Ink compensation chamber is replaced. As already mentioned, the modified Ink compensation chamber 24 'be double-helical or designed differently, if it forms only part of the cartridge and either on its interior or on its Outer surface is arranged. This means that there is no cleaning of the ink compensation chamber more required. According to Figure 6, the cartridge by screw engagement 42 with the Pen body cover 34 held in place while the shortened cartridge 36 according to Figure 5 due to overlapping engagement with the chamber cover 38 and its tubular extension 40 is set in their position. In In both cases, the ink compensation chamber 24 ′ stands above a ventilation opening 32 in connection with the ambient air.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ROTRING INTERNATIONAL GMBH & CO KG, 22525 HAMBURG, |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |